基于磁纳米温度测量交变磁场激励系统设计

磁纳米温度测量方法有望解决肿瘤热疗中无法实现实时准确的温度测量问题.针对磁纳米温度测量方法在实际应用过程中存在的交变磁场均匀性低、信噪比低、负载阻抗较大的问题展开分析.首先通过分析交变磁场激励系统信号链,提出采用亥姆霍兹线圈作为交变磁场发生装置并从理论分析、模拟仿真和实际测量等层面分析并验证其磁场均匀性;其次针对信噪比低的问题提出采用九阶椭圆无源滤波器,分别通过理论分析、数字模拟仿真和实际测量等方面验证信噪比达到100 d B;最后依据阻抗匹配理论,提出利用串联谐振电路解决负载阻抗较大的问题,通过实际测量发现激励磁场强度达到20 Gs;同时为了解决交变磁场激励系统稳定性问题,提出采用串联大功率电阻的方式实时监测激励电流以保证激励磁场的稳定性.     

反馈式巨磁阻抗弱磁传感器的设计与实现

为提高基于巨磁阻抗(GMI)效应的弱磁传感器的性能,该文研究了Fe基非晶带在纵向激励下的GMI特性.建立和分析了传感器反馈模型,设计了反馈式GMI弱磁传感器.由CMOS集成反相器组成脉冲激励电路,由峰值检波电路、低通滤波电路、差分放大电路及电压跟随器组成信号调理电路,由仪用放大器、低通滤波电路、电阻和电感组成负反馈电路.利用亥姆霍兹线圈和标准恒流电源组成标定系统,对该传感器进行了加反馈和不加反馈两种情况下的对比测试.实验结果表明:在外加磁场强度为-2.5～2.5Oe范围内,该反馈式GMI弱磁传感器较无反馈的GMI弱磁传感器的线性度指标提高了41％;传感器输出的漂移在不加反馈时为10～20 mV/h,加入负反馈后在无外加磁场时为2 mV/h,在外加磁场强度为2.5Oe时为3 mV/h;传感器的截止频率在未加反馈时约为2 kHz,加入负反馈后提高到了4 kHz以上.     

相位式激光测距系统电路温度特性仿真分析

为了分析温度对相位式激光测距系统电路相位的影响,采用Pspice电路仿真软件对相位式激光测距接收电路进行建模。分别对放大电路模块、自动增益控制模块、混频与选频网络在不同温度下进行频率特性仿真分析,得到各个电路模块在不同温度下10 MHz频率处的相位延迟。仿真结果表明,不同温度下相位式激光测距接收电路的相位延迟是不同的。最后,采用相位式激光测距系统电路进行测试实验,使用数据采集模块对信号连续采集,通过matlab对采集的数据进行读取并计算不同温度下的相位延迟,实际测试结论验证了仿真分析的正确性。     

动物交变磁诱导系统的实验设计

交变磁场的生物效应是近年医学领域研究的热点课题之一。进行了交变磁场调节人大脑精神状态的研究,设计了一套适用于动物的经颅磁诱导系统,采用环形单线圈作为磁场的产生装置,利用单片机产生不同模式的模拟信号,并通过功率放大电路,驱动线圈产生所需磁场,从而在动物颅脑中心感兴趣的区域产生500Gs的磁场。测试表明,该系统性能稳定,满足动物实验的要求。     

空心电抗器匝间短路在线检测的改进技术探究

基于场路结合方法,采用MATLAB软件编程,对空心电抗器匝间短路前后的电流与磁场分布情况进行了研究,为通过感应线圈检测电抗器匝间短路故障的磁场探测法提供了理论依据,并将2010-10217935. 7号专利提出的两组测试线圈的磁场探测法改进为多路测试线圈探测法。以一台干式空心电抗器试验样机为例,采用FPGA进行了信号采集和短路信号检测。由实验结果可知,该检测系统可以迅速及时地获取匝间短路信号并发出报警,验证了改进型磁场探测法的有效性。     

应用布朗弛豫磁纳米的肿瘤热疗温度测量方法

提出了一种在中高频交流叠加直流磁场的作用下利用磁流体布朗弛豫时间进行温度测量的方法.通过测量交流磁化率得到磁流体的布朗弛豫时间,根据在交直流磁场(交流频率为5~10kHz,磁场为6×10~(-4)T,直流激励磁场为7.5×10~(-4)~30.0×10~(-5) T下布朗弛豫时间与温度的关系模型获得温度信息.构建了交流磁化率的测量系统来获取弛豫时间并用实验实现了温度测量方法,测量的温度误差小于0.15K.该方法可以实现磁纳米粒子在中高频交流激励磁场下的非侵入式的温度测量.     

脉冲磁场测量系统的研制和标定

为了评估雷击建筑物或其附近室内的脉冲磁场水平,研制了一套由自制磁场探测线圈与光纤传输系统集成的脉冲磁场测量系统.光纤传输系统的灵敏度系数通过正弦波发生器进行标定.8/20μs冲击电流发生器输出端连接直径为0.3 m的单匝线圈组成磁场发生器,磁场探测线圈通过固定在单匝线圈的中心进行标定.试验结果表明,该系统能够有效地测量脉冲磁场,磁场探测线圈的B/U标定系数误差小于3%.     

基于非晶丝GMI效应的微磁探测器

非晶丝具有优良的软磁和近零磁滞特性,为设计出灵敏度高、输出线性范围宽的微磁探测器,通过分析非晶丝巨磁阻抗(Giant Magneto Impedance,GMI)效应影响因素和存在的问题,设计了特殊结构的磁敏感元件,解决了带负反馈电路传感器电路复杂和双线圈绕制困难的问题。同时设计了高频脉冲电流发生器、信号预处理电路和数字信号处理模块,共同构成微磁探测器。对传感器和探测器分别进行了实验。结果证明:该传感器在±3Oe磁场范围内具有良好的线性,传感器磁场灵敏度可达65mV/Oe,并具有良好的温度稳定性;探测器的磁场分辨率为50μOe,能够灵敏探测微小铁磁物体。     

磁耦合谐振无线电能传输系统线圈角度偏移的联合仿真

针对在某些特殊环境下无线充电装置的发射线圈与接收线圈产生角度偏移的非线性耦合问题展开研究,依据磁耦合谐振式无线电能传输电路模型,对无线电能传输效率与发射线圈和接收线圈之间的偏移角度的关系进行了分析。使用ANSYS Maxwell仿真软件,建立了多种线圈偏移角度模型,分析了线圈参数,将所创建的线圈偏移角度模型导入ANSYS Simplorer仿真软件,对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行联合仿真。通过研究得出了角度偏移的一种极限曲线,有助于磁耦合谐振式无线电能传输系统的非线性校正和优化。     

基于COMSOL软件的半线圈电磁远探测响应特性分析

传统电法测井仪器探测深度仅数米,无法满足井周数十米水平井地层边界识别的需求.传统的电磁远探测方法都是基于磁场进行计算的,本文利用半线圈所具有的远探测能力,同时测量电场强度和磁场强度,计算了仪器旋转角度、工作频率、线圈系源距、仪器距边界距离等因素对半线圈响应特性的影响.研究表明:半线圈对旋转角度反应敏感;半线圈接收的信号...     

基于同步姿态测量的地空三分量电磁接收系统设计

针对地空三分量电磁探测对接收信号高速、同步、大量存储、同时记录线圈姿态信息的需求,提出了带有高精度同步姿态测量的全波形地空电磁探测数字接收系统。设计了针对地空电磁法的模拟信号调理电路,通过两片同步驱动的高速24位AD芯片实现三通道高速采样,由FPGA实现了大量数据的实时传输。设计了同步姿态测量装置,可实时同步存储线圈姿态数据。实测结果表示,该数字采集系统能满足三个通道全速192 k Hz的采样率采集电磁数据、以100 Hz的采样率得到同步的线圈姿态数据,并通过实地野外实验证明了该系统可以完成含姿态测量的地空电磁三分量数据采集工作。     

经颅磁刺激电磁场分析系统设计

为了对经颅磁刺激下大脑内部磁场分布和变化规律进行准确分析,并对刺激线圈进行个性化设计,设计了经颅磁刺激电磁场分析系统.利用有限元方法,建立真实头模型,对线圈产生的脉冲磁场整个过程做全面的电路磁场混合分析,仿真不同线圈参数在脑内产生的效果.同时,根据临床磁刺激需要,结合数据库技术对磁刺激线圈参数进行自动优化选择.实验表明,该系统分析准确,为实际刺激线圈的制作和临床刺激强度的选择提供了依据.     

基于霍尔元件阵列的缺陷漏磁检测技术研究

利用高灵敏度霍尔器件,设计研制了多通道阵列式漏磁检测传感器及信号处理电路.对不同几何参数的铁磁性试件缺陷进行了检测实验研究,该漏磁检测系统可实现地磁场激励和人工弱磁激励下的缺陷信号图像显示.探讨了基于多通道漏磁信号的缺陷表示方法,并利用人工神经网络技术对基于多通道传感器漏磁信号的缺陷反演问题进行了初步研究,表明利用霍尔元件阵列检测装置和人工智能信息处理方法,可以实现多通道漏磁信号与缺陷参数的非线性拟合,进而实现漏磁检测中的缺陷定量化分析.     

基于压电传感器的电荷放大测量电路的优化方案

从压电传感器的工作特点、适用范围和影响压电传感器工作性能的主要因素出发,在给出了压电传感器两种测量电路的基础上,进一步分析了电荷放大器测量电路的性能.提出设计一种差分放大形式的信号调理电路来减小干扰和漂移,通过EWB电子仿真软件对所设计的信号适调电路进行仿真,结果表明,差分放大形式的信号适调电路达到了预期的优化要求.     

基于CPLD和DSP的线阵CCD数据采集系统设计

文章从双CCD交汇测量技术原理出发,重点阐述了利用线阵CCD为探测器件,实现飞行弹丸着靶坐标测量的光电数据采集系统。当弹丸通过靶面时启动CCD摄像系统进行光能量积分,输出存储信号电荷,硬件电路将接收的CCD摄像机信号进行放大、滤波、二值化,并抑制噪声干扰信号,从背景中提取出弹丸信息,然后由DSP计算弹丸通过靶面时的坐标,并通过串口送到上位机的虚拟靶面显示。     

肿瘤热疗交变磁场中场强分布测量装置

为了得到热疗用交变磁场场强的空间分布,设计并研制了基于DSP的磁场测量装置.该装置由3个部分构成:交变磁场传感器、感应电压信号处理采集模块和线圈传感器的三轴运动导轨.交变磁场传感器由面积很小的单匝线圈构成,相对较大的磁场分布空间,通过小线圈的磁场可近似视为均匀.线圈测得的磁场信号经过前端处理转化为数字信号.通过三轴运动导轨控制传感器的位置可以得到空间各点的磁场强度信号.由于DSP F2812具有良好的运动控制功能以及片载A/D较高采样的频率,可用来控制整个系统.根据磁场强度的分布可以确定热疗中升温效果最好的空间.     

磁性薄膜Φ-H描迹仪

本文介绍了一种单片磁性薄膜磁滞回线自动描迹的方法,即在提高系统的信噪比的基础上采用探测线圈补偿法,并通过集成运算放大器将探测信号放大,配合使用CL—2型交流磁性自动测量仪、示波器以及X—Y记录仪完成对磁膜回线的自动描迹。     

绝缘磁芯变压器漏磁计算

针对绝缘磁芯变压器中的绝缘层气隙引起的漏磁以及线圈之间的漏磁会导致次级线圈输出电压的不均匀性的问题,根据三相绝缘芯变压器的磁路特征,建立了任意两相之间的等效电路模型,该模型由气隙引起的漏感、线圈之间的漏感和互感以及理想变压器构成.利用通用的电路仿真软件,对绝缘芯变压器的设计及其稳态响应进行分析.借助于有限元磁场分析软件,通过线圈端口处的短路测试对电路中漏磁电感进行计算.基于等效电路模型的漏磁计算方法能够精确地衡量各线圈之间漏磁的不均匀性,为漏磁补偿以及整流电路的设计提供便利.     

高密度硬盘介质基本磁特性参数高精度测量

分析了影响VSM精确测量高密度硬盘介质磁基本特性参数的几个因素——仪器定标、检测线圈安装位置、锁相放大的时间常数、外加磁场的扫描周期、盘基衬底噪声和退磁场等，在综合考虑并消除诸因素的影响后，使自制高密度硬盘盘片介质的磁基本特性参数获得了较高精度，通过本VSM测试系统，得到磁记录介质的平滑磁滞回线，通过多次测量，由磁滞回线计算的磁基本特性参数相对误差小于1％．     

基于磁场分割法的IPT系统耦合线圈电感计算

采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,建立了计及铁氧体影响的平面矩形线圈精确磁路模型,并推导出电感解析表达式.首先,在对线圈结构和磁场分布进行分析的基础上,建立平面矩形线圈的精确磁路模型;然后,从自感和互感的定义出发,结合磁路模型得到线圈电感的表达式,进而利用磁场分割法将不规则磁场分割和近似为具有规则几何形状的磁通管,通过有限元仿真和数值拟合计算各磁通管的磁阻,求得自感和互感的计算公式;最后,通过实验测量与分析,总结线圈电感的变化趋势,并验证了所建立计算公式的准确性.该方法可为感应电能传输系统的设计和控制提供指导.